太阳辐射为气候系统提供主要外部能量，负反馈能够减弱初始扰动带来的变化

云对气候的影响同时包含反射与温室作用。不同云型对地表能量收支的作用可能不同。气候强迫指改变系统能量收支的外部扰动。反馈是系统对变化作出响应后进一步产生的影响。温室效应使地表比无大气理想情形更温暖。二氧化碳浓度变化影响地球长波辐射收支。甲烷具有不同于二氧化碳的寿命和辐射特征。气溶胶可以通过散射吸收与云过程影响气候。

古气候代用指标需要经过现代过程校准。单一代用记录未必代表全球平均气候。厄尔尼诺涉及热带太平洋海气耦合异常。拉尼娜通常对应相反方向的热带太平洋异常。南方涛动描述热带太平洋相关气压变化。海气耦合使远处地区天气也受到影响。气候内部变率可以造成多年尺度波动。长期趋势与内部变率能够同时影响观测结果。

火山喷发可产生持续一段时间的气候扰动。太阳活动变化也属于气候外部影响因素。轨道参数变化影响季节和纬向太阳能分布。冰期与间冰期反映较长时间尺度的气候转换。冰芯气泡能够保存古代大气组分信息。冰芯同位素提供古温度相关线索。树轮可以记录部分地区的生长环境变化。珊瑚骨骼化学能够反映海水环境历史。